1500V光伏系统产业链各环节发展大盘点
发布日期：2019/3/6
世界首个1500V电站于2014年由Firstsolar和GE联合建立。此后，1500V系统逐渐在海外和国内领跑者项目中陆续使用。
IHS报告显示，在2017年除中国外的全球光伏市场上，三相逆变器出货中的40%为1500V，2018年这一比例已提升至62%，全面超越1000V。IHS预计，2019年1500V三相逆变器份额将继续增至74%，2020年则飙升到84%。这些以1500V为基础打造的光伏项目，助力光伏电站投资企业在海外许多地区实现“平价”后，在电力交易市场化竞争中游刃有余。
1500V市场占比趋势图
从2月18日国家能源局新能源司座谈会透露的信息来看，2019年的光伏项目将分为无补贴项目和需补贴项目。
但无论是平价还是需补贴，哪种光伏应用形式，光伏企业都迫切降低光伏发电成本，尽早实现平价上网。如何降低电站初始投资成本、运维成本、提高发电量、提升电站整体收益率，成为光伏电站投资者关注的焦点。而随着1500V光伏系统在海外得到大规模应用，将这一技术引入国内并规模化推广成为许多致力于平价上网的优秀光伏企业在2019年的重点工作。
2018年全球（中国以外）主要光伏市场的大型并网项目，几乎全部采用或者明确要求采用1500V系统技术方案；以西班牙、土耳其、葡萄牙为代表的欧洲新兴市场1500V光伏系统装机容量超过5GW；沙特、科威特、阿曼等中东地区装机及计划装机容量超过6GW，阿根廷、巴西、墨西哥等装机及计划装机容量超过6GW，再加上美国、印度等传统光伏大国的地面电站项目也已大量采用1500V系统，可以看到全球光伏行业已经进入了1500V系统技术时代。
本文致力于通过阐述国内外1500V光伏系统优势及国内产业链配套成熟度，为光伏产业提供一条早日实现平价上网，实现产业破局的思路。
1 成本与收益双赢
从600V到1500V的背后逻辑
太阳能行业经历了从600V发展到1000V，再到1500V的发展趋势。1500V直流侧输入电压提高后，带来了如下优点：
1）单串的组件数比1000V系统提高50%，子阵的组串数降低33%。从而节约了子阵系统成本：如电缆，汇流箱和支架等；
2）它支持允许更大的光伏阵列，减少了箱变、逆变器数量，从而降低了安装和维护成本。
3）电压提高后，降低了交直流线缆损耗，进一步提高了发电量。
1500V之所以受到热捧，一方面反映了光伏发电成本稳步下降，另一方面说明光伏行业逐步向数字化时代迈进：业主受成本压力选择投资更低、收益更高的方案来消化逐步下降的光伏电价带来的影响，获得更高收益；而与此同时能够真正降低成本的先进光伏技术通过完善的数据模型和实证，被快速而广泛的应用到光伏项目中。
2 1500V
难点及电气安全分析
虽然成熟的1500V系统是光伏产业的降本利器，但同样对系统安全提出了挑战。
1500V由于系统电压提高了1.5倍，单串光伏组件数量相比1000V提高了1.5倍，直流电压越高，更容易对于灰尘沉积导致绝缘不好，电气间隙和爬电间距不够的地方形成电击穿，漏电，从而发生拉弧或触电安全隐患。而且一旦拉弧后，由于直流电压高能量大更难以熄灭。
从电弧产生后的减少危害的角度来说，有如下的理论存在：
1，交直流的对安全控制的难易程度不同，交流的有过零点，电网容量为理想电源，短路电流足够大，可以轻易瞬时分断故障。直流无过零点，而且组件为恒流源，短路电流有限，瞬时分断更困难。
2，高压大电流，高压小电流的危害不同，电流小，电弧的能量越小，更容易熄灭，危害波及面也更小，相对更安全。
3，交流电弧检测相对直流电弧检测技术更成熟，容易检测并及时分断和熄灭。
4，小电流的直流电弧更更容易识别检测出来，一旦直流电流汇流变大后，直流拉弧信号会被淹没，难以识别和分断。
综合以上分析在1500V系统中，避免因施工不好，绝缘老化，粉尘灰尘等原因导致的电弧危害，笔者建议在做电站设计时候尽量减少直流节点，减少直流部分的电流。从这方面来看，组串式方案逆变器靠近支架，直流路径短，电能主要经过交流传输，在1500V系统上电气安全上更有保障，更适合于1500V系统。
而1500V的整个光伏产业链，在中国已经完全成熟，业主完全可以在提出要求的情况下，与设计和施工方共同打造安全、高效的1500V光伏系统。
3 盘点
1500V光伏产业链各环节发展
标准体系
国内GB /T 18216和全球IEC 61557中电气设备低压标准均已定义为AC 1000V和DC1500V，能支持到1500V。
北京鉴衡认证中心于2015 年 11 月组织发布《1500V 光伏电站关键设备认证实施规则》，CQC、TUV等其他权威第三方认证机构厂家也都有成熟的1500V相关的认证准入和产品试验设计。通过2014到2018近四年的发展，光伏领域，从零部件到整个系统，1500V的标准体系，已经完全成熟。
光伏组件
2004年IEC61730-1（组件安全规范标准）已经有了1500V系统组件的认证规范，2016年， IEC 61215和IEC61730对1500V系统组件的性能检测、安全试验等规范进行了补齐和完善，为1500V组件的测试及认证提供了标准依据，这大大推动了1500V电站的标准遵从性。
为了满足1500V组件的标准规范要求，组件厂家通过优化组件版型设计、升级背板材料、更换接线盒等措施增强绝缘性，保障组件安全性。在上述优化措施基础上，经TUV等权威认证机构测试，1500V系统组件的抗PID性能与1000V系统组件无差异，均满足IEC62804标准规范要求。
根据笔者调研，目前国内主流组件厂家全部提供了全系列的1500V组件产品，包括单面组件、双面组件、双玻组件，并且获取了相关的认证信息。
1500V组件与1000V组件几乎无差异如下表，而且随着1500V发货量越来越多，与1000V单组件成本几乎持平。
上表可以看出，全球主流的厂商均已经具有全系列的1500V组件认证，组件侧产品链和标准，已经完全成熟，并且得到了市场大规模应用。
光伏逆变器
海外厂家SMA/GE/PE/INGETEAM/TMEIC等厂家普遍在2015年前后推出1500V逆变器解决方案。 国内厂家华为、阳光也在2015年发布1500V系列逆变器产品，并率先在美国市场发布。
NB/T 32004-2013是国内逆变器产品上市时都要满足的标准。该标准定义适用范围是：连接到PV源电路电压不超过直流1500V，交流输出电压不超过1000V的光伏并网逆变器。标准本身已包含了直流1500V范围，并给出了针对PV电路过电压、电气间隙、爬电距离、工频耐压等试验要求。2016年，国内厂家推出了多个基于1500V系列的中国市场逆变器产品，如华为的SUN2000HA系列等。
线缆
上表是1500V的线缆标准。国内外主流线缆厂商均完全符合上述标准，且规模应用。
配电部件：开关及防雷
光伏产业在1100Vdc时代时，逆变器输出电压最高为500Vac，可以借用690Vac的配电开关标准体系，及配套产品；从380Vac电压上升到500Vac电压没有开关配套问题。但是在2015年前期，整个光伏及配电行业没有800Vac/1000Vac的配电开关等规格产品，导致整个产品配套困难、配套成本高。
经过2016-2018年的发展及海外1500V的普及，目前国内主流的开关、熔丝厂家均开发了800Vac配套产品，获取CCC及CE认证，并且供应充足。
4 结语
1500V系统因为提升电压降低电站初始投资成本是个非常好的方案，为我国光伏产业走向平价上网时代提供了最好的助力。就当前而言，1500V系统相关的标准法规已经非常完善，产业链在近几年的发展过程中已经渡过了小批量供应阶段，在海内外得到了海量的应用，所以笔者认为1500V系统的时代已经到来了。在1500V系统中，考虑到更高电压带来的安全，直流拉弧，PID衰减，组串串联失配，漏电安全等风险，用双面组件和跟踪系统加组串逆变器方案结合更能帮助早日实现平价上网。
我们们有理由相信，在2019年，1500V系统+双面组件+组串式逆变器方案将是我国走向平价上网的最好选择，无论是平价项目，还是领跑者基地，1500V都将是大型地面电站的主流解决方案，同时也将成为企业竞价上网，脱颖而出的有力法宝。
来源：索比光伏网
